Як користуватися маятником

Найпростіший маятник - це кулька, підвішений на нитці або стрижні і здійснює механічні коливання. Маятники є частиною різних пристроїв і приладів, наприклад, метрономів, підлогових годин, сейсмометрів, і можуть бути використані для ілюстрації складних фізичних завдань.

кроки

Метод 1 з 3: Основи маятника
Зображення з назвою Use a Pendulum Step 1
1
Перед початком використання маятника необхідно зрозуміти, що це таке і як це працює. Маятник - це вантаж, підвішений на нитці або стрижні (які кріпляться до деякої нерухомої точці) і здійснює механічні коливання (коливання здійснює як вантаж, так і нитка / стрижень).
  • Великим і вказівним пальцем візьміть ланцюжок з кулоном так, щоб кулон знаходився в найнижчій точці. У вас в руках найпростіший маятник!
  • Маятник можна побачити в старих підлогових годинах.
  • Зображення з назвою Use a Pendulum Step 2
    2
    Для приведення маятника в рух відведіть вантаж назад (або в сторону) і відпустіть його. При цьому відводите вантаж так, щоб нитка залишалася натягнутою, і, відпускаючи вантаж, не штовхає його. Вантаж буде робити коливальні рухи, повертаючись в точку, в якій ви відпустили його.
  • В ідеальних умовах маятник буде гойдатися вічно.
  • Насправді ідеальних умов не існує, і сила тертя і опір повітря будуть сповільнювати маятник.
  • Зображення з назвою Use a Pendulum Step 3

    Відео: маятник: ази (1 урок)

    3
    Зробіть маятник з лінійки, нитки і батарейки, якщо ви вчите матеріал на практичних заняттях або хочете продемонструвати роботу маятника вашим дітям.
  • Прив`яжіть один кінець нитки до середини лінійки.
  • Прив`яжіть другий кінець нитки до батарейці (або іншому грузик).
  • Візьміть два однакових стільця і покладіть на їх спинки лінійку так, щоб батарейка вільно висіла між стільцями і могла розгойдуватися, не зачіпаючи їх.
  • Візьміть батарейку, зберігаючи нитку натягнутою, і відпустіть її, щоб вона почала здійснювати коливання (розгойдуватися вперед-назад).
  • Зображення з назвою Use a Pendulum Step 4

    Відео: Початок роботи з маятником

    4
    Усвідомте термінологію при роботі з маятником. Спеціальні наукові терміни описують поведінку маятників.

    Відео: Ворожіння на маятнику Як працювати з маятником Секрети тут! mp 4

  • Амплітуда: максимальне значення зміщення маятника (від положення рівноваги).
  • Матеріальна точка: інша назва вантажу (застосовується у фізиці), прикріпленого до нитки / стрижня.
  • Положення рівновагу: стан, при якому маятник не робить коливань (вантаж висить нерухомо).
  • Частота: число коливань маятника в одиницю часу.
  • Період: найменший проміжок часу, за який маятник здійснює одне повне коливання (тобто повертається в той же стан, в якому він знаходився в початковий момент).
    • Метод 2 з 3: Використання маятника для вивчення основ фізики
    Зображення з назвою Use a Pendulum Step 5
    1
    Експерименти з маятником - це відмінний спосіб викладання наукового методу. Науковий метод був основою наукових досліджень з найдавніших часів, а з маятника легко працювати і вони демонструють миттєві результати. При проведенні будь-якого з описаних експериментів спочатку сформулюйте гіпотезу, подумайте про перевіреній змінної, а потім порівняйте результати.
    • Завжди проробляти експеримент 5-6 разів, щоб переконатися, що отримані результати узгоджуються один з одним.
    • Не проводьте одночасно кілька експериментів, щоб не заплутатися.
  • Зображення з назвою Use a Pendulum Step 6
    2
    Замініть вантаж маятника, щоб продемонструвати вплив сили тяжіння.
  • Відведіть вантаж маятника на 10 сантиметрів і відпустіть його.
  • За допомогою секундоміра виміряйте період коливань маятника. Проробіть це вимір 5-10 разів.
  • Замініть вантаж маятника більш важким тягарем і повторіть експеримент.
  • В результаті період і частота коливань маятника будуть одними і тими ж! Це відбувається тому, що сила тяжіння діє на тіла будь-якої маси однаково. Наприклад, монета і цегла падають на землю з однаковою швидкістю.
  • Зображення з назвою Use a Pendulum Step 7
    3
    Відведіть вантаж трохи далі (вище), щоб продемонструвати зміну амплітуди коливань. Відводячи вантаж маятника вище (далі), ви збільшите амплітуду коливань, але як це позначиться на періоді і частоті коливань? Повторіть описаний вище експеримент, але відведіть вантаж маятника на 20 сантиметрів (вантаж не міняйте).
  • Якщо ви все зробили правильно, період і частота коливань маятника не зміняться.
  • Зміна амплітуди коливань не призводить до зміни періоду і частоти коливань (цей факт широко застосовується в науці і прикладних дисциплінах).
  • Зображення з назвою Use a Pendulum Step 8
    4
    Змініть довжину нитки. Повторіть описаний вище експеримент, але замість зміни вантажу або зміни амплітуди коливань використовуйте більш коротку або більш довгу нитку.
  • Цього разу частота і період коливань зміняться. Насправді довжина нитки - це єдина величина, від якої залежать період і частота коливань маятника.
  • Зображення з назвою Use a Pendulum Step 9
    5
    Продемонструйте інерцію, передачу енергії і прискорення. Маятник допоможе учням старших класів або людям, що захоплюються фізикою, дізнатися про співвідношення між прискоренням, силою тертя і тригонометричними функціями. пошукайте "рівняння руху маятника" або придумайте ваші власні експерименти, щоб вивести такі рівняння. Ось деякі питання для розгляду:
  • Яка швидкість руху вантажу в нижній точки траєкторії? Як знайти швидкість вантажу в будь-якій точці траєкторії?
  • Яка кінетична енергія вантажу в будь-якій точці траєкторії? Для цього скористайтеся формулою: кінетична енергія = 0,5 х Маса вантажу х Швидкість
  • Як обчислити період коливань маятника за відомою довжині нитки?
    • Метод 3 з 3: Використання маятника для вимірювання
    Зображення з назвою Use a Pendulum Step 10
    1
    Змініть довжину нитки для вимірювання часу. Як відомо, амплітуда маятника не впливає на період і частоту його коливань, але на ці величини впливає довжина нитки маятника. На цій властивості заснована дія годин з маятником - при певній довжині маятника його період коливань буде дорівнює 2 секундам. Підрахуйте кількість періодів, і ви дізнаєтеся, скільки часу пройшло.
    • Маятник в годиннику кріпиться до шестерінки, тому при коливаннях маятника пересувається секундна стрілка годинника.
    • У годиннику з маятником при його русі в одну сторону годинник роблять "тик", А при русі у зворотний бік - "так".
  • Зображення з назвою Use a Pendulum Step 11
    2
    Використовуйте маятник для вимірювання вібрацій, в тому числі сейсмічних хвиль. Сейсмографи - це прилади, які використовуються для виявлення і реєстрації всіх типів сейсмічних хвиль (вони засновані на складних маятниках, які починають коливання тільки при коливаннях земної кори). Хоча відкалібрувати такий маятник надзвичайно складно, ви можете перетворити практично будь-який маятник в сейсмограф, використовуючи ручку і папір.
  • За допомогою скотча прикріпіть ручку до вантажу маятника.
  • Покладіть папір під маятник так, щоб ручка стосувалася паперу і могла писати на ній.
  • Струсіть маятник (але не нитка). Чим сильніше ви струсоне маятник, тим більше слідів залишить ручка на аркуші паперу. Це відповідає сильному "землетрусу".
  • У справжніх сейсмограф застосовуються паперові стрічки, щоб реєструвати силу землетрусу з плином часу.
  • Маятники вже використовувалися для реєстрації землетрусів в 132 р н.е. в Китаї.
  • Зображення з назвою Use a Pendulum Step 12
    3
    Використовуйте спеціальний маятник, званий маятником Фуко, щоб довести, що Земля обертається. Хоча люди вже знали про те, що наша планета обертається навколо своєї осі, маятник Фуко продемонстрував це візуально. Якщо ви хочете побудувати маятник Фуко, вам знадобиться нитка довжиною 5 м (як мінімум) і вантаж вагою 11 кг (теж як мінімум), щоб звести нанівець зовнішні впливи (вітер або тертя).
  • Наведіть маятник в рух, задавши таку амплітуду, завдяки якій він буде коливатися довгий час.
  • З плином часу ви помітите, що площина коливань маятника обертається.
  • Це відбувається тому, що вантаж коливається в одній площині, а земля обертається.
  • У північній півкулі площину коливань маятника буде обертатися за годинниковою стрілкою, а в південній півкулі - проти годинникової стрілки.
  • Ви можете використовувати маятник Фуко, щоб обчислити широту, використовуючи тригонометричні функції (але це досить складно).

    • Поради

    • При проведенні експериментів вам, можливо, буде потрібно асистент, щоб ви працювали з маятником, а він вимірював час.
    • Якщо ви хочете зробити більш точний маятник, відведіть вантаж сторону і прив`яжіть його іншою ниткою, після чого розріжте цю нитку. Так ви уникнете бокового поштовху при пуску маятника.
    • Деякі люди використовують маятники в магічних ритуалах (для пророкувань).

    Відео: Як працювати з маятніком.Как виготовити фантом.

    Поділитися в соц мережах:

    Увага, тільки СЬОГОДНІ!
    Схожі

    Увага, тільки СЬОГОДНІ!
    » » Як користуватися маятником